مكونات اللب الداخلي للارض .. ولماذا هو صلب

مكونات اللب الداخلي للأرض

يُعتبر اللب الداخلي للأرض هو أعمق منطقة داخل الأرض وتبلغ سماكته 216 كيلومترًا، ويبلغ قطر نواة الأرض أو لب الأرض 1800 كم ويتكون أساسًا من الحديد والنيكل وعناصر أخرى وبالتالي فهي المنطقة الأكثر كثافة على الأرض، ووفقًا للدراسات السيزمية، فمن المرجح أن يكون في حالة صلبة بسبب وجوده تحت ضغط مرتفع وحرارة شديدة.

يتميز خام النيكل والحديد بأنّهما من المواد الثقيلة ولها جاذبية نوعية أكبر من أعمق نقطة استطاع الناس الوصول إليها وهي بئر كولا في روسيا، وعمقها 12.3 كم فقط، ويحدث بها معظم العمليات الطبيعية المعروفة بالقرب من سطح الأرض مثل الحمم البركانية التي تذوب على عمق عدة كيلومترات أو الماس الذي يحتاج إلى ضغط مرتفع ودرجة حرارة عالية، ومع ذلك يتشكل على أعماق أقل من 500 كيلومتر.

يمتد اللب الداخلي من نهاية اللب الخارجي على عمق 5155 كم إلى مركز الأرض على عمق 6371 كم ، ويفصله عن اللب الخارجي انقسام ليمان، وتتم هذه الانقطاعات باستخدام الموجات الزلزالية التي جعلت من الممكن فهم وتحديد طبيعة المكونات الداخلية للأرض، ويفصل انقطاع مصبات الأنهار اللب الداخلي الصلب عن اللب الخارجي السائل للأرض على عمق حوالي 5200 كم.

وتم التعرف عليه من خلال مقارنة سلوك الموجات الزلزالية في باطن الأرض وسلوكها في النيازك، وتعرف طبيعة المادة بدراسة الموجات الزلزالية، حيث لوحظ أن تولدت فيها موجات ثانوية، وهي تعتبر سائلة، وبالتالي وجد أنّ الوسط صلب وإن كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية في مركز الأرض، فذلك يرجع للضغط الكبير الذي يمنعه من الداعمين.

وفقًا لنظرية تكوين السديم يُعتقد أن الأرض تكونت من سحابة غاز تتكون من عناصر مختلفة، ويُعتقد أن تكاثف هذه السحابة ينحدر إلى المركز، حيث يتكون اللب الداخلي للأرض من هذه المعادن الثقيلة، والتي تتكون أساسًا من الحديد والنيكل، وكذلك كتلة اللب الداخلي الصلب للأرض خفيفة جدًا بحيث لا تتكون إلا من المعادن وتفسر سبب انخفاض كتلتها من الكتلة المتوقعة لذلك، افترض العلماء أن لب الأرض يحتوي على كميات من بعض العناصر الأخف وزنا مثل: الأكسجين والكربون والسيليكون والكبريت.

لُبّ الأرض الخارجي

يبلغ سمك اللب الخارجي للأرض حوالي 2200 كم، ودرجة حرارة خليط الحديد والنيكل فيه ما بين 4500-5500 درجة مئوية، والمعدن السائل لللب الخارجي للأرض ذو لزوجة منخفضة جدًا مما يجعله مرنًا وسهل التشكيل بالحمل الحراري، حيث يخلق معدنًا متطايرًا في هذا الجزء من المجال المغناطيسي للأرض ويحافظ عليه، حيث تصل درجة حرارة هذا الجزء إلى 6000 درجة مئوية وهو ما يعادل درجة حرارة سطح الشمس.

لُبّ الأرض الداخلي

تبلغ درجة حرارة اللب الداخلي للأرض 5200 درجة مئوية، والضغط فيها حوالي 3.6 مليون ضغط الجوي، وعلى الرغم من أن درجة حرارة اللب الداخلي أعلى بكثير من درجة انصهار الحديد، فإن اللب الداخلي يعتبر على عكس الخارج فهو ليس سائلًا أو منصهرًا، مما يمنع زيادة الضغط الناتج عن الاندماج في الغلاف الجوي الحديدي للأرض.

طريقة حساب كتلة الأرض

يمكننا تقدير كتلة الأرض من خلال مراقبة تأثير جاذبية الأرض على الأجسام الموجودة على سطح الأرض، حيث وُجد أن كتلة الأرض تساوي 5.9722 × 10 إلى 24 قوة ، أي ما يقرب من 6000 تريليون طن.

كما تم

تحديد

كثافة المواد الموجودة على سطح الأرض، ووجد أنها أقل بكثير من متوسط ​​كثافة الأرض بأكملها، مما يشير إلى وجود كثافة أعلى قليلاً تمنح الأرض هذا

الوزن

الهائل.

يُعتقد أن الحديد يشكل حوالي 80٪ من لب الأرض، وهذا الحديد يمنح الأرض كتلة هائلة. ولعل أكبر دليل على ذلك هو كمية الحديد الموجودة في الكون من حولنا.

كما يُعتقد أن وجود الحديد على سطح الأرض أقل مما نتوقع، بسبب هذه الكمية الهائلة من الحديد، وذلك لأن كمية كبيرة من الحديد دخلت لب الأرض أثناء تشكلها.

الحديد معدن كثيف نسبيًا في ظل الظروف العادية للضغط والحرارة، وتصبح كثافته أعلى بكثير تحت ضغط وحرارة مرتفعين في لب الأرض؛ إذن فاللب الحديدي يعطي الأرض هذه الكتلة الهائلة.

وتشكل السيليكات معظم صخور الأرض التي يصعب مرور الحديد المنصهر من خلالها، لكن التغيير في خصائص الحديد مع السيليكات بسبب الضغط العالي، مما سهّل نقل الحديد المنصهر عبر السيليكات، وهو ما اكتشفته ويندي ماو وزملاؤها في جامعة ستانفورد عندما مارسوا ضغطًا شديدًا على الحديد المنصهر والسيليكات بالماس.

وبمرور الحديد عبر السيليكات، قادنا هذا إلى حقيقة أن الضغط المرتفع في قلب الأرض سهّل نقل الحديد المنصهر عبر السيليكات إلى قلب الأرض.[1]

كيف عرف العلماء أن لب الأرض يبدأ عند 3000 كم تحت سطح الأرض

منذ العصور القديمة، سعى البشر إلى فهم تكوين الأرض، فكانت الحالات الأولى المعروفة غير علمية بطبيعتها، حيث اتخذت شكل الخرافات الدينية المتعلقة بالآلهة، ومع ذلك ظهرت عدة نظريات حول أصل الأرض وتركيبها الصحيح بين العصور القديمة الكلاسيكية وفترة العصور الوسطى.

واتجهت معظم النظريات القديمة حول الأرض نحو عرض “الأرض المسطحة” للشكل المادي لكوكبنا، وكان هذا هو المشهد في ثقافة بلاد ما بين النهرين، حيث تم تصوير

العالم

على أنه قرص مسطح يطفو على قدميه في المحيط، وبالنسبة لسكان المايا كان العالم مسطحًا.

وتكهن الفرس القدماء بأن الأرض عبارة عن سبع طبقات “أو جبل كوني”، بينما كان الصينيون ينظرون إليها على أنها مكعب من أربعة جوانب، وبحلول القرن السادس قبل الميلاد بدأ الفلاسفة اليونانيون في التكهن بأن الأرض كانت في الواقع كروية.

وبحلول القرن الثالث قبل الميلاد بدأت فكرة الأرض الكروية في الظهور كمسألة علمية، وخلال نفس الفترة بدأ أيضًا تطور النظرة الجيولوجية للأرض في الظهور، حيث أدرك الفلاسفة أنها تتكون من معادن ومعادن، وأنها كانت عرضة لعملية تغيير بطيئة للغاية.

بين هذا وبين الكرة الداخلية، يُعتقد أن هناك فجوة هوائية على نفس المسافة لتجنب الاصطدام، كما أن الكرة الداخلية تم تثبيتها في مكانها بواسطة قوة الجاذبية، وتضمَّن النموذج قذيفتين داخليتين في المركز حول نواة أعمق تتوافق مع أقطار كواكب عطارد والزهرة والمريخ على التوالي.

وساعد علم الزلازل في الكشف عن هذه الحقيقة، فالجميع نعلم أن مراكز الزلازل حول العالم تسجل وصول الاهتزازات عند حدوث الزلزال، ففي عام 1960 حدث زلزال في تشيلي نتج عنه العديد من البيانات والبيانات، وكان قويًا لدرجة أن جميع مراكز الزلازل في البلاد لاحظت وصول الهزات منه.

كما أن المسار الذي ترتجف به المياه يؤدي إلى مرورها عبر أجزاء كثيرة من الأرض، وهذا يؤثر على شكل الارتعاش عند وصوله إلى الطرف الآخر من الطريق، وفي الآونة الأخيرة تم اكتشاف في علم الزلازل أن هناك موجات ضاعت أثناء البحث وتسمى “موجات S”.

وتنشأ هذه الموجات على جانب واحد من الأرض ولا تظهر -كما هو متوقع-، وعلى الجانب الآخر قادنا هذا إلى حقيقة أن الصخور تذوب وتصبح سائلة على عمق 3000 كم، وكان السبب واضحًا، فكل الاهتزازات تحتاج إلى وسط صلب لتمريرها، وعندما فقدنا “الموجات S” علمنا أنها ذهبت من خلال شيء ذاب في

القلب

ولا يمكن أن يمر.

وعندما تم رسم مسار “الموجة S”، وتم اكتشاف أن الصخور أصبحت سائلة على عمق 3000 كيلومتر للوهلة الأولى، وقد يشير هذا الاكتشاف إلى أن لب الأرض قد ذاب تمامًا، لكننا وجدنا مفاجأة أخرى في جعبة علم الزلازل، ففي عام 1930 لاحظ العالم الدنماركي إنجي ليمان نوعًا آخر من الموجات يسمى “موجات P” التي تمر عبر لب الأرض، وبشكل غير متوقع يمكن اكتشافها على الجانب الآخر من الأرض بفضل الرحلة الناجحة عبر السليلوز، وتم تحقيق النتائج التالية:

يتكون اللب من طبقتين:

• اللب الداخلي: يبدأ على عمق 5000 كم وهو صلب.
• اللب الخارجي: يقع فوق اللب الداخلي وذائب.

تم تأكيد فكرة إنجي ليمان في عام 1970، وذلك من خلال أجهزة قياس الزلازل الأكثر دقة وحساسية، والتي أكدت مرور “موجات P” عبر القلب، ويدين علم الزلازل بالكثير من نجاحه في تطوير الأسلحة النووية، لذلك كانت الدول تتجسس على تجارب الأسلحة النووية في بلدان أخرى لصالح علم الزلازل، حيث كان لهذا أهمية كبيرة في الحرب الباردة، وحظي علماء الزلازل باهتمام خاص وتشجيع.

كما تعرفت الدول المتنافسة على القدرات النووية للدول الأخرى باستخدام علم الزلازل، وفي غضون ذلك اكتشف العلماء المزيد حول جوهر الأرض، لذلك نحن نعلم أن لب الأرض طبقة خارجية منصهرة ولب داخلي صلب قطره 1220 كم.[2]